Устройство для автоматического управления производственными процессами

е р,. О П И 6-4" ИЗОЬРЕТЕ оюз Советских 72 иалистическРеспублик СКОУ СВИД 1) Дополнительное к авт. с 2) Заявлено 19.0 2053280 2(43) Опубликовано 25.02.77. Бюл (45) Дата опубликования аписа Гасударственный комит Совета Министров ССС по делам изобретений н открытийте 1,3.078 (088.8 03.06,77 2) Авторы изобретени амынин и Н. Н. Нестеренк, В. Тарасов, Ю. Н тромеханический расного Знамени элный металлист" нотопский ордена Трудовогозавод К 71) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ Изобретение относится к области авто ьзовано в дискретных сис матики и темах упудной промь ран спортных ельных фаби в шахте,может быть ис равления,напр имер, в угольнои и горно автоматизации лоточно. шленности гналами н систем на поверхности шахт и ооогатирик, обмена вагонеток на поверхностиводоотлива, управления стрелками ильсовом т анспо те. ре р рИзвестны устройства для автоматического управления производственными процессами, используемые в уголы.ой и горнорудной промышленности и содержащие блоки ввода с прямым и инверсными выходами, блоки памяти и задержки с прямыми и инверсными выходами, программный блок, блок считывания информации, выходные олоки 1,1,12). Однако в этих устройствах для реализации произвольных логических операций дизъюнкции и коньюнкции над переменными каждая из переменных должна вводиться в устройство с прямым и инверсным значением, вследствие чего каждый из каналов ввода переменных, задержки и памяти должен быть снабжен элементом НЕ, что усложняет устройство и увеличивает его стоимость.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматического управления производственными процессами, содержащее элементы НЕ, программный блок, первый и второй выходы которого соединены через первый элемент ИЛИ с первыми пятью входами программного блока, третий выход которого соединен со входом блока задержки, четвертый и пятый выходы - со входами блока памяти, а шестой и седьмой выходы - со входами олока вывода, выход блока памяти соешгнен с 10 шестым входом программного блока, выход блоказадержки соединен с седьмым входом программного блока, п входов устройства соединены с и последующими входами программного блока, (и+2) соответствующих выходов которого сое;ншс 1 и ны со входами второго элемента ИЛИ 31.К недостаткам этого устройства относится то,что в нем на кажцый входной канал ввода перемен.ных устанавливается элемент НЕ специально для преобразования прямых входных сигналов в 20 инверсные и наоборот. Введение на входы устройства элементов НЕ усложняет его и увеличиваег стоимость, Причиной введения элементов НЕ на входы устройства является принятая структура связей между его блоками и универсальность назна чения, требующая обеспечения реализации устрой 547727ством любых логических функций, содержащих в качестве аргументов переменные как прямого, так и инверсного значения.Для реализации логической операции конъюнкция, например, вида 2.и = А, А, А,Аа в этом устройстве ее необходимо преобразовать к виду;Е =ААа Аз А 4=даА а А +А где А 1, А, А А, - символы входных переменных с прямыми и инверсными значениями, что требует инвертирования входных сигналов,10 Для реализации логической операции дизъюнкция, например, вида Хп 1=А,+А +А +А требуется также инвертирование входных сигналов от леременных А и А .Целью изобретения является упрощение устройства для автоматического управления производственными процессами за счет уменьшения количества элементов схемы. При такой схеме связей реализация логической опеРации конъюкции, напРимеР, вида Еп=А, А, Х 40 АзАа осуществляется следующим образом: 2 п = =А, Аг АзАа= А 1 Аз АгА а =(А 1 Аз)(А,+ + Аа), а операция дизъюнкция, например, вида 2 п 1= А, + Аг+ Аз+ Аа, таким ооразом: Ещ = А, + +Аг + Аз + Аа = (А, + Аг) + (Аз + А) = (А, + Аг)+ 45 +(Аз Аа)На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для автоматического управления произ.водственными процессами: на фиг. 2 - развернутая программная таблица состояний. 50Устройство состоит из программного блока 1, содержащего приемники информации 2, программирование которых осуществляется при помощи программоносителя 3, Каждому входному каналу А - Ап соответствует два выхода, один из кото. 55 рых подсоединен ко входу приемника информации, выход которого подсоединен к одному из входов элемента И 4, а второй выход подсоединен ко входу приемника информации, выход которого подсоединен к одному из входов элемента ИЛИ 5 60 Это достигается тем, что устройство содержит цва элемента И и третий элемент ИЛИ, причем входы устройства соединены с и последующими входами программного блока, последние (и+2) выхода которого соединены со входами первого 25 элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И и через первый элемент НБ-с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с (2 п+8)-м входом программного блока, выход второго. элемента ИЛИ ЗО соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ - со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с (2 п+9) - м входом программного блока, выход блока памяти соединен с (2 п+10)-м входом програм много блока, выход блока задержки соединен с (2 п+11). м входом программного блока,Выход элемента И 4 соединен непосредственно содним из входов элемента И 6 и через инвертор НЕ7 с одним из входов элемента ИЛИ 8,Выход элемента ИЛИ 5 соединен непосредственно со вторым входом элемента ИЛИ 8 и черезинвертор НЕ 9 - со вторым входом элемента И 6.Выходы элементов И 6 и ИЛИ 8 через приемникиинформации 2 и 2 объединены между собой посхеме ИЛИ 10, выход которой при помощи приемников информации соединен со входами блоковвывода 11, задержки 12, памяти 13. Выходы бло.ков задержки и памяти соединены посредствомприемников информации со входами элементов И 4и ИЛИ 5, причем каждый выход блоков задержки ипамяти соединен непосредственно с одним из элементов И 4 и ИЛИ 5,Программный блок 1 представляет собой ком.мутатор сигналов, который может быть выполнен ввиде механического устройства с вращающимисяпрограммоносителями 3 в виде, например, дискаили цилиндра с выбитыми на нем отверстиями поопределенной программе согласно заданномуалгоритму управления, чем обеспечивается разрешение или запрещение прохождения сигнала черезприемники информации, выполненные, например, ввиде фотодиодов. В качестве источников сигналовмогут быть использованы световые лучи, воздушный поток, магнитная энергия, импульсы электрического тока, ядерное излучение. Приемник информации 2 представляет собой элемент с ключевойхарактеристикой, в качестве которого могут бытьиспользованы фотоэлементы, пневмо элементы, элементы магнитной техники, детекторы ядерногоизлучения.Блок вывода 11 представляет собой набор изнескольких выходных усилителей и выполняетфункции усиления выходных сигналов.Блок задержки 12 представляет собой набор изнескольких элементов задержки с входами включе.ния Х и выходами. Блок выполняет функциизадержки сигналов,Блок памяти 13 представляет собой набор изнескольких элементов памяти, каждый из которыхимеет входы включения Х 1, входы отключенияХ, и выходы Р, Блок выполняет функции запоминания сигналов,Предложеное устройство реализует алгоритмыуправления, представленные совокупностью логических и временных функций дизъюнктивной иликонъюнктивной формы.Таблица состояний (фиг. 2) имеет строки истолбцы, в которых программируются значенияотдельных входных и выходных сигналов, а такжевид реализуемой операции (конъюнкция илидизыонкция), Входные строки А, Р,1 А, Р, ьпредназначены для программирования ожидаемыхпрямых сигналов (сигнал должен быть) и ожи.даемых инверсных сигналов (сигнал отсутствует)от переменных А, Р и с. Выходные строки предназначены для программирования значений одной из50 55 60 переменых Х 1, Х, Х и Х, Две промежуточные строки таблицы предназначены для программирования вида реализуемой операции И или ИЛИ, причем в каждом столбце программируется выполнение только одной операции.Каждый столбец таблицы состояний а, а а соответствует одному состоянию системы (такту) и предназначен для программирования значений входных переменых и сотвествующих им значений выходных переменных. Запрограммированные наборы тактовых состояний системы отображают технологический цикл автоматизируемого процесса управления.Работа устройства для автоматического управления производственными процессами заключается в следующем,Входные сигналы от технологических датщков поступают на входы А - А . Каждый из входных сигналов поступает одновременно на входы двух приемников информации 2, программироваьще которых осутцествляется в соответствии с программной таблицей состояний на программоносителе 3, программного блока 1, работа которого заключается в непрерывном перемещении программоносителя над соотвествующими приемниками информации в соотвествии с программной таблицей состояний,Выходные сигналы с запрограммированных приемников информации поступают на входы элементов И 4 и ИЛИ 5, на каждом из которых при реализации операции конъюнкция, происходит совпадение отдельно ожидаемых прямых ( на элементе И 4) и инверсных (на элементе ИЛИ 5) сигналов, а при реализации операции дизъюнкция эти элементы выполняют, соответственно, логические операции - положительное и отрицательное ИЛИ.Выходные сигналы с элементов И 4 и ИЛИ 5 поступают непосредственно на первые входы соот. ветственно элементов И 6, ИЛИ 8 и через инверторы НЕ 7, НЕ 9 на вторые входы элементов ИЛИ 8, И 6, таким образом, при реализации операции конъюнкция выходной сигнал появляется на выходе элемента И 6, а при реалйзации операции дизъюнкция - на выходе элемента ИЛИ 8.Выходные сигналы с элементов И 6 или ИЛИ 8 поступают на соответствующие входы приемников1информации 2, 2, которые программируются в соответствии с программной таблицей состояний. Выходные сигналы с приемником информации 2 или 2 поступают на входы элемента ИЛИ 10,нвыход которого через запрограммированные приемники информации воздействует на входы блоков вывода 11, задержки 12 и памяти 13, Усиленные выходные сигналы с блоков вывода воздействуют на исполнительные устройства, а выходные сигналы с блоков задержки и памяти в виде обратной связи заводятся на входы приемников информации аналогино входному сигналу. 5 10 15 20 Ж 30 35 40 45 Принцип работы схемы устройства для автоматического управления производственными процессами рассмотрим на конкретном примере.Допустим, необходимо реализовать операцию конъюнкцию, записанную в следующем виде:Е, =А,А,А,АпДля этого необходимо запрограммировать два приемника информации, соответствующие входам А , А 5 в группе ожидаемых прямых сигналов и цва приемника информации, соответствующие входам Аа,А,в группе ожидаемых инверсных сигналов. Таким образом,при наличии сигналов на входе образовавшегося двухвходового элемента И 4 появляется сигнал "1", а при отсутствии сигналов на входах А и А на выходе образовавшегося двухвходового элемента ИЛИ 5 появляется сигнал "0", который после инвертирования на элементе НЕ 9 преобразовывается в "1" и совместно с "1" от элемента И 4 поступают на входы элемента И 6, единичный выход которого через запрограммированный приемник информации 2, соответствующий операции конъюнкпия, поступает на вход элемента ИЛИ 10, .Выходной сигнал "1" с элемента ИЛИ 10 поступает на вход блока вывода 11 через запрограммированный приемник информации 2,Для реализации операции цизъюнкция, записанной, например, в видеп=А, +А. +А, +Апнеобходима запрограммировать два приемника информации, соответствующие входам А, А. в группе ожицаемых инверсных сигналов и два приемника информации, соответствующие входам А Ап в группе ожидаемых прямых сигналов. Таким образом, при наличии сигналов " Г на входах А или Аа на выходе элемента ИЛИ 5 появляется сигнал "1", а при отсутствии сигнала на одном из входов А 5 или А на выходе элемента И 4 появляется сигнал "О", который после инвертирования на элементе НЕ 7 преобразовывается в "1" и совместно с "Г от элемента ИЛИ 5 поступает на входы элемента ИЛИ 8, единичный выход которого через запрограммированный приемник информации 2, соответствующий операции дизъюнкция, поступает на вход элемента ИЛИ 10. Выходной сигнал "1" с элемента ИЛИ 10 поступает на вход блока вывода 11 при помощи запрограммированного выходного приемника информации. Технико - экономическая эффективность от реализации изобретения зависит от выбранной элементной базы и количества и титов (типоразмеров в зависимости от количества входной и выходной информации) устрапсть, Для автоматического управления процесса:ги в угольной и горнорудной промышленности при изготовлении устройств с количеством к,адов от 5 до 100 и выше реализация изобретения позволяет экономить от 25 цо 100 элементов НЕ на ка:.:;доз; устройстве.(Рормула изобретения Устройство для автоматического управления производствеными процессами, содержащее элементы НЕ, программныи блок, первый и второй выходы которого соединены через первый элемент ИЛИ с первыми пятью входами программного блока, третий выход которого соединен со входом олока задержки, четвертый и пятый выходы - со входами блока памяти, а шестой и седьмой выходы - со входами блока вывода, выход блока памяти соединен с шестым входом программного блока, выход блока задержки соединен с седьмым входом программного блока, г 1 входов устройства соедине. ны с д последующими входами программного блока, (и+2) соответствующих выхода которого соединены со входами второго элемента ИЛИ, о тлича ю щее ся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит два элемента И и третий элемент ИЛИ, причем входы устройства соединены . о последующими входами программного блока, последние (и+2) выхода которого соединены со входамипервого элемента И, выход первого элемента Исоединен с первым входом второго элемента И ичерез первый элемент НЕ с первым входом третьегоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с (2 п+8)входом программного блока, выход второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом третьегоэлемента ИЛИ и через второй элемент НЕ совторым входом второго элемента И, выход которо.1 О го соединен с (2 п+9) входомпрограммного блока,выход блока памяти соединен с (2 п+ 10) входомпрограммного блока, выход задержки соединен с(2 тт +11) входом программного блока,Источники информации, принятые во внимание1 я при экспертизе:Авторское свидетельство СССР Р 276516,М. Кл. 6 06 Е 700, 1969.2, Авторское свидетельство СССР У 433477,М. Кл. 6 06 Г 700, 1971.Яо 3. Авторское свидетельство СССР У 300879,М.Кл. 6 06 Р 5/18, 1969, (прототип) .